Industrieel IoT:hoe slimme waarschuwingen en sensoren waarde toevoegen aan elektromotoren

Deze blog is de vierde van een vijfdelige serie waarin wordt gekeken naar de impact van het internet der dingen (IoT) op de samenleving.  Er wordt mij vaak gevraagd naar de waarde van het IoT - soms direct, maar vaak indirect, zoals in "Hoe kan een stortvloed aan gegevens waarde creëren?" Laten we eens kijken naar een voorbeeld van elektromotoren in industriële omgevingen en de manieren waarop het internet der dingen echte waarde creëert, misschien op een manier waar je niet aan had gedacht, zegt Cees Links, algemeen directeur van Qorvo.

Elektrische motoren:de werkpaarden van het industriële leven

Elektromotoren zijn er in alle maten, van heel klein tot heel groot. Ze werken meestal op hoofdstroom, maar soms ook op batterijen, zoals in elektrische auto's. We hebben allemaal veel elektrische motoren in huis - in onze stofzuigers, koelkasten, diepvriezers, garagedeuropeners. En natuurlijk hebben veel speelgoed mini-elektromotoren, zoals de locomotieven in modeltreinen.

Fabrieken zijn ook uitgerust met veel elektromotoren die voor allerlei klussen worden gebruikt:hijsen, persen, pompen, zuigen of drogen - eigenlijk alles wat met beweging kan worden gedaan. Elektromotoren zijn tegenwoordig de werkpaarden van de industrie. Ze worden ook gebruikt in gebieden die te stoffig, gevaarlijk of moeilijk te bereiken zijn door menselijke inspanning. Kortom, het moderne industriële leven bestaat niet zonder de elektromotor.

Onderhoud, onderhoud, onderhoud

Elektromotoren zijn mechanische apparaten, dus het is geen verrassing dat ze af en toe uitvallen. Statistieken tonen een uitvalpercentage van 7% per jaar; gemiddeld stopt een elektromotor eens in de 14 jaar. Niet slecht, zou je denken, maar voor een fabriek met honderd elektromotoren betekent dat dat er ongeveer elke maand een motor uitvalt.

En houd er rekening mee dat één motor die uitvalt soms betekent dat een hele productielijn uitvalt, wat erg duur kan worden, erg snel. Houd er nu rekening mee dat motorstoringen met een ongelooflijk ongelukkige timing kunnen komen, zoals net voordat die kritieke bestelling moet worden afgeleverd.

Om onverwachte uitvaltijd te verminderen, hebben fabrieken onderhoudspersoneel in dienst. Onderhoud van elektromotoren is een belangrijk onderdeel van hun inspanningen, maar het is ook duur.

Er zijn verschillende benaderingen van onderhoud:

• Preventief onderhoud. Onderhoudsschema's zijn gebaseerd op een schatting van hoe lang de gemiddelde elektromotor draait. Om aan de veilige kant te blijven en volledige motorstoringen te voorkomen, vindt onderhoud meestal te vroeg plaats (hoewel soms te laat) en kunnen goed functionerende onderdelen die nog in goede staat zijn, worden vervangen. De vangst? Er is geen garantie dat er zich niet kort na het onderhoud een nieuw probleem voordoet.
• Onderhoud "Run-to-failure". Deze aanpak wacht met het uitvoeren van onderhoud totdat de machine stopt met werken. Dit resulteert meestal in volledige motorvervanging, omdat het ter plaatse repareren van een kapotte elektromotor meestal niet eenvoudig is.
• Conditiegebaseerd onderhoud. Voordat elektromotoren het begeven, beginnen ze over het algemeen onregelmatigheden te vertonen zoals geluid, onbalans, weerstand, enz. Bij een condition-based benadering gaat een onderhoudsspecialist naar elke elektromotor en "luistert" ernaar met het juiste gereedschap, net als een arts met een stethoscoop. Afhankelijk van de omgeving kan dit een gemakkelijke klus zijn of een moeilijke en zelfs gevaarlijke. En natuurlijk kan de dokter niet overal tegelijk zijn.

Ondanks de nadelen is preventief onderhoud waarschijnlijk beter en kosteneffectiever dan het "run-to-failure"-alternatief - maar condition-based kan een betere optie zijn ... vooral wanneer u het IoT binnenhaalt.

Condition-based maintenance:sterker gemaakt met AI en IoT

Met het IoT wordt elke elektromotor op een fabrieksvloer voorzien van één of meerdere sensoren die (bij voorkeur draadloos) zijn verbonden met een besturingsdatabase die continu gegevens over de motoren verzamelt. De controledatabase kan kunstmatige intelligentie (AI) gebruiken om normaal gedrag voor elke motor te leren en kan vervolgens, na een typisch korte leerperiode, onmiddellijke waarschuwingen genereren wanneer afwijkingen van dat normaal optreden. Met andere woorden, het IoT in combinatie met AI ziet niet alleen problemen aankomen, het scant continu naar problemen.

Houd er rekening mee dat deze controledatabase niet geprogrammeerd hoeft te worden. Het kan eenvoudig worden gevoed met gegevens en leert vervolgens "automatisch" wat normaal is en wat uitzonderingen zijn.

Wanneer zich een uitzondering (d.w.z. een probleem) voordoet, stuurt het een onmiddellijke waarschuwing, wat in veel gevallen totale motorstoring en vervanging voorkomt. Met dit soort slimme waarschuwingen kan de behandeling ook worden afgestemd op het probleem op het moment dat het zich begint te manifesteren, in plaats van algemeen onderhoud dat te vroeg of te laat kan zijn of de in behandeling zijnde storing volledig kan missen. Afhankelijk van de ernst van het probleem en de waarschuwing, kan de uitvaltijd van de motor zelfs worden gepland om verstoring van de werkzaamheden tot een minimum te beperken.

Ten slotte is dit soort op sensoren gebaseerde gegevensverzameling veel nauwkeuriger en grondiger dan alles wat mensen zouden kunnen bereiken. Een langzame verslechtering van de kwaliteit van een bepaalde elektromotor zal onopgemerkt blijven door menselijke ogen en oren totdat zich een ernstig probleem ontwikkelt of een storing optreedt, maar het IoT zal zelfs de kleinste verschuivingen in de normale prestaties gedurende een langere periode opmerken.

De echte waarde van het IoT:sneller betere beslissingen nemen

We denken dat we in een moderne wereld leven, maar eigenlijk verspillen we veel middelen en geld door verkeerde beslissingen te nemen en/of beslissingen te langzaam te nemen. De belofte van het IoT is dat we nu voldoende gegevens kunnen verzamelen - kosteneffectieve gegevens die al bestaan, maar die we nooit hebben vastgelegd. En we kunnen deze gegevens continu en vrij moeiteloos vastleggen in enorme hoeveelheden. Met AI kunnen we ervan leren om sneller betere beslissingen te nemen.

Terug naar de oorspronkelijke vraag dan maar. Welke waarde brengt het IoT met zich mee? Het stelt mensen in staat om sneller betere beslissingen te nemen.

De auteur van deze blog is Cees Links, algemeen directeur, Wireless Connectivity Business Unit bij Qorvo